Utilisation des lasers dans l'industrie de la fabrication automobile
Depuis l'introduction par Henry Ford de la première chaîne de montage dans l'industrie automobile en 1913, les constructeurs automobiles n'ont cessé d'optimiser leurs processus afin de réduire les délais d'assemblage, les coûts et les profits. La production automobile moderne est fortement automatisée et les robots sont désormais omniprésents. La technologie laser s'intègre progressivement à ce processus, remplaçant les outils traditionnels et apportant de nombreux avantages supplémentaires à la fabrication.
L'industrie automobile utilise divers matériaux, tels que les plastiques, les textiles, le verre et le caoutchouc, qui peuvent tous être transformés efficacement par laser. De fait, on trouve des composants et des matériaux traités au laser dans presque tous les aspects d'un véhicule, à l'intérieur comme à l'extérieur. Les lasers sont utilisés à différentes étapes du processus de fabrication, de la conception et du développement à l'assemblage final. La technologie laser ne se limite pas à la production de masse et trouve même des applications dans la fabrication de voitures haut de gamme sur mesure, où les volumes de production sont relativement faibles et où certaines étapes nécessitent encore une intervention manuelle. Dans ce cas, l'objectif n'est pas d'accroître ou d'accélérer la production, mais plutôt d'améliorer la qualité, la répétabilité et la fiabilité du traitement, réduisant ainsi le gaspillage et le coût des matériaux.
Laser : une centrale de traitement des pièces en plastique
TL'application la plus répandue des lasers concerne le traitement des pièces en plastique. Cela inclut les panneaux intérieurs et de tableau de bord, les montants, les pare-chocs, les ailerons, les garnitures, les plaques d'immatriculation et les blocs optiques. Les composants automobiles peuvent être fabriqués à partir de divers plastiques tels que l'ABS, le TPO, le polypropylène, le polycarbonate, le PEHD, l'acrylique, ainsi que divers composites et stratifiés. Ces plastiques peuvent être laissés bruts ou peints et peuvent être combinés à d'autres matériaux, comme des montants intérieurs recouverts de tissu ou des structures de support renforcées par des fibres de carbone ou de verre. Les lasers peuvent être utilisés pour découper ou percer des trous destinés aux points de fixation, aux feux, aux interrupteurs et aux capteurs de stationnement.
Les boîtiers et lentilles de phares en plastique transparent nécessitent souvent un détourage laser pour éliminer les résidus issus du moulage par injection. Les pièces de phares sont généralement fabriquées en polycarbonate pour sa clarté optique, sa haute résistance aux chocs, aux intempéries et aux UV. Bien que le traitement laser puisse engendrer une surface rugueuse sur ce plastique, les bords découpés restent invisibles une fois le phare assemblé. De nombreux autres plastiques peuvent être découpés avec une grande précision, offrant des bords nets qui ne nécessitent aucun ébarbage ni retouche.
La magie du laser : repousser les limites des opérations
Les opérations laser peuvent être réalisées dans des zones inaccessibles aux outils traditionnels. La découpe laser étant un procédé sans contact, elle ne génère ni usure ni casse d'outils et nécessite une maintenance minimale, réduisant ainsi les temps d'arrêt. La sécurité de l'opérateur est garantie car l'ensemble du processus se déroule dans un espace clos, éliminant toute intervention de sa part. L'absence de lames mobiles supprime les risques associés.
La découpe des plastiques peut être réalisée à l'aide de lasers d'une puissance allant de 125 W à plus, selon le temps nécessaire à l'exécution de la tâche. Pour la plupart des plastiques, la relation entre la puissance du laser et la vitesse de traitement est linéaire : pour doubler la vitesse de découpe, il faut donc doubler la puissance du laser. Lors de l'évaluation du temps de cycle total d'une série d'opérations, le temps de traitement doit également être pris en compte afin de choisir la puissance du laser de manière appropriée.
Au-delà de la découpe et de la finition : étendre le potentiel du laser pour le traitement des plastiques
Les applications du laser dans la transformation des matières plastiques ne se limitent pas à la découpe et à l'ébavurage. En effet, cette même technologie de découpe laser peut être utilisée pour la modification de surface ou le décapage de peinture sur des zones spécifiques de matériaux plastiques ou composites. Lorsqu'il est nécessaire de coller des pièces sur une surface peinte, il est souvent indispensable de retirer la couche de peinture superficielle ou de rendre la surface rugueuse pour garantir une bonne adhérence. Dans ce cas, les lasers sont utilisés conjointement avec des scanners galvanométriques pour balayer rapidement la zone requise, fournissant ainsi l'énergie nécessaire pour retirer la couche superficielle sans endommager le matériau. Des géométries précises peuvent être facilement obtenues, et la profondeur de retrait ainsi que la texture de surface peuvent être contrôlées, permettant une adaptation aisée du motif de retrait selon les besoins.
Bien sûr, les voitures ne sont pas entièrement en plastique, et les lasers peuvent aussi servir à découper d'autres matériaux utilisés dans la fabrication automobile. L'intérieur des voitures comprend généralement divers textiles, les tissus d'ameublement étant les plus courants. La vitesse de découpe dépend du type et de l'épaisseur du tissu, mais les lasers de forte puissance découpent à des vitesses proportionnellement plus élevées. La plupart des tissus synthétiques peuvent être découpés proprement, avec des bords scellés pour éviter l'effilochage lors de la couture et de l'assemblage des sièges.
Le cuir véritable et le cuir synthétique peuvent également être découpés de la même manière pour les matériaux intérieurs automobiles. Les revêtements textiles souvent présents sur les montants intérieurs de nombreux véhicules sont fréquemment usinés avec précision au laser. Lors du moulage par injection, le tissu est collé à ces pièces, et l'excédent doit être retiré des bords avant l'installation dans le véhicule. Il s'agit également d'un processus d'usinage robotisé à 5 axes, la tête de découpe suivant les contours de la pièce et découpant le tissu avec précision. Dans ce type d'applications, les lasers des séries SR et OEM de Luxinar sont couramment utilisés.
Avantages du laser dans la fabrication automobile
Le traitement laser offre de nombreux avantages à l'industrie automobile. Outre une qualité et une fiabilité constantes, il se distingue par sa grande flexibilité et son adaptabilité à la vaste gamme de composants, de matériaux et de procédés utilisés dans la fabrication automobile. La technologie laser permet la découpe, le perçage, le marquage, le soudage, le traçage et l'ablation. En d'autres termes, elle est extrêmement polyvalente et joue un rôle essentiel dans le développement continu de l'industrie automobile.
Face à l'évolution constante de l'industrie automobile, les constructeurs explorent de nouvelles applications de la technologie laser. Actuellement, le secteur connaît une transformation profonde vers les véhicules électriques et hybrides, introduisant le concept de « mobilité électrique » par le remplacement des moteurs à combustion interne traditionnels par des groupes motopropulseurs électriques. Cette évolution implique l'adoption de nombreux nouveaux composants et procédés de fabrication.
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Date de publication : 13 juillet 2023